AI против природы: как водопровод и розетка стали союзниками апокалипсиса

Почему центры обработки данных для ИИ расходуют так много ресурсов?

В эпоху бума искусственного интеллекта строительство дата-центров взлетело до небес — и за это кому-то придётся платить. Местные жители рядом с этими айтишными ульями теперь ощущают нехватку воды и сбои в электроснабжении. Если раньше рост дата-центров был постепенным, то с появлением нейросетей масштабы превратились в угрозу инфраструктуре и экологии. Что именно изменилось с приходом ИИ, и есть ли надежда выжить среди серверов?

Идея проста: раз ИИ планирует проникнуть в каждый чайник, надо строить серверные ангары, чтобы справиться с этим туманным «спросом». Но вот незадача: используемое оборудование — видеокарты (GPU), — куда прожорливее классических процессоров (CPU). CPU — мозг обычного компьютера, он как однополосная автомагистраль: пропускает мало, но мчится быстро. GPU — как тысячеполосный МКАД, забитый грузовиками, зато всех довезёт разом (но не быстро!).

По словам Фила Берра из Lumai (британская компания, мечтающая заменить видеокарты оптическими процессорами), GPU идеальны для одних и тех же повторяющихся задач: нейронки, рендер-графика, майнинг крипты. Но эти «магистрали» жрут энергию страшнее сломанного чайника: топливо уходит в тепло, а охлаждать это весь год — тот ещё квест. Берр замечает: количество потребляемой энергии растёт от обновления к обновлению, ведь каждое новое поколение GPU всё больше по размеру и выкладывает на полную катушку, включая все свои микросхемы.

В 2024 году Лаборатория им. Лоуренса Беркли (США) опубликовала доклад — начиная с 2018 года потребление энергии дата-центрами США (особенно из-за GPU) резко выросло: с 60 до 176 терраватт-часов к 2023 году. Доля всей энергопотребляющей экономики США, уходящая на ИТ-поедание, выросла почти в 2,5 раза — с 1,9% до 4,4%, и перспективы: к 2030 процент вырастет до 12%.

Избыток электричества превращается в жару, как у старых ламп накаливания, которая заливает серверные. Охлаждать испариной или ледяным летом — у кого на что фантазии и воды хватит. Самая простая система: выдуваем холод между стойками, горячий воздух отсасываем, охлаждаем, возвращаем. Следующая хитрость: сквозное охлаждение водой. Греем воздух — пропускаем через мокрый фильтр — получаем свежий бриз компьютерных степей. Расход воды? Впечатляющий. С 21 до 66 млрд литров всего за 4 года (2014–2018). К 2023 году — 55,4 млрд литров специальные ИИ-центры, и прогноз: к 2028 — 124 млрд литров.

20% всех дата-центров США используют воду из дефицитных водоёмов (т.е. где воды и так нет), а большая часть этой воды улетает в атмосферу или отправляется на очистные. Оставшаяся часть загрязнена ингибиторами коррозии и бицидами (микробам вход запрещён), после чего пить её или поливать огород — неосмотрительно.

Но и на этом вода не заканчивается: львиная доля расходов — это не только охлаждение, но и косвенное потребление: большинство энергии подается с электростанций, которые тоже жрут воду — чтобы охлаждать турбины и кипятить пар. В среднем, 1 мегаватт-час, потреблённый американским серверным хранилищем, = 7,1 кубометра воды, которую можно было бы налить в стакан (но уже не для питья).

Решения? Модные системы замкнутого водяного охлаждения (трубки, насосы, циркуляция — как у энтузиастов ПК). Такие системы почти не теряют воду, экономят ресурсы, и водоканал спит спокойнее. Google, NVIDIA, Microsoft продвигают такие охлаждатели — хотят быть зелёными и современными.

Ещё есть микрофлюидные чипы (охлаждение каналами), опробованные Microsoft — эффективность выше втрое по сравнению с обычными пластинами. Или вариант попроще: «свободное» охлаждение на улице, где климат позволяет, охлаждение морской водой или сбор дождевой воды. В Португалии строят дата-центр на бывшей угольной станции — обещают, что нагревая 1,4 млн тонн морской воды в сутки, вернут её в океан не хуже, чем взяли.

Ну и, конечно, экзотика: погружение серверов в диэлектрическую жидкость. Это не фантастика, а будни майнинга, хотя промышленные дата-центры делают так редко.

А ещё лучше — строить центры там, где много ветра, солнца и геотермальных источников. К 2030-м, по отчёту Rhodium Group, геотермальная энергия покроет до 64% новых нужд дата-центров в США, а местами 100%. Уже есть проекты, где используют подземные резервуары с холодной водой (например, в Пенсильвании или в Meta с Sage Geosystems).

Однако, прежде чем строить новые трубы и поля для солнечных панелей, учёные советуют банальное — сделать прозрачной статистику энергопотребления. Пока крупные игроки делают вид, что всё в порядке, их нейросети жрут ресурсы как chainsaw hamburger (рубят гамбургер бензопилой — цитата). Иногда для задач нужен не нейрозавод, а аккуратная отвертка: маленькая, но «подогнанная» модель справится не хуже. Иначе каждое неиспользуемое ядро — лишний толчок к будущим отключениям электричества и ещё большей засухе.

Вывод ясен: индустрия несётся вперёд, будто без тормозов, не думая — а нужно ли нам столько ИИ в каждом гаджете?